纳米SiO2-CaCO3对珊瑚海水混凝土力学性能影响试验研究

对混掺纳米SiO₂-CaCO₃的珊瑚海水混凝土进行了静态抗压强度、静态劈裂抗拉强度和动态压缩性能试验,得到了纳米SiO₂-CaCO₃对珊瑚海水混凝土力学性能的影响规律。结果表明：混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升珊瑚海水混凝土力学性能效果更佳;纳米SiO₂-CaCO₃掺量为2%、混掺比为1∶2时,珊瑚海水混凝土的静态抗压强度、静态劈裂抗拉强度提升幅度最大,分别较基准组提高了27.15%、21.34%,动态压缩性能试验结果与静态抗压强度试验结果较为一致;掺量过大时珊瑚海水混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应。     

纳米SiO2和粉煤灰复掺对再生混凝土性能的影响

使用质量取代法研究粉煤灰和纳米SiO₂单掺及复掺对再生混凝土(RAC)工作性能、抗压强度(7,28,90 d)、抗折强度(28 d)和劈裂抗拉强度(28 d)的影响。浇筑试样时,基于现有的搅拌方式,提出了新的两阶段搅拌法,先将再生粗骨料和纳米SiO₂、附加水进行搅拌,使得部分纳米SiO₂颗粒能够被再生粗骨料吸收,用于填补老砂浆孔隙和微裂缝。结果表明:随着纳米SiO₂掺量增加,再生混凝土的坍落度逐渐减小,复掺粉煤灰能够减少纳米SiO₂引起的坍落度损失; 粉煤灰掺量不变的情况下,再生混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着纳米SiO₂掺量的增加而增加; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰不但能够补偿再生混凝土由粉煤灰引起的早期强度降低,而且90 d龄期抗压强度明显高于2种材料单掺的再生混凝土; 纳米SiO₂掺量(质量分数)为1%时,再生混凝土在90 d龄期的抗压强度相对再生混凝土提高了3.0 MPa; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰对再生混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度也有显著提升,S2F30的抗折强度相对于F30增加了24.17%,且劈裂抗拉强度高于2种材料单掺的再生混凝土,相对于F30提高了12.68%。     

纳米SiO2改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO₂改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO₂掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明：粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO₂掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO₂掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO₂对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO₂掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO₂对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO₂掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系...     

玄武岩纤维与纳米SiO2增强混凝土力学性能研究和微观分析

研究了单掺、复掺玄武岩纤维和纳米 SiO₂对混凝土力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜（SEM）分析了玄武岩纤维和纳米 SiO₂的增强机理。 结果表明：单掺玄武岩纤维时,混凝土的强度得到提高,且随着玄武岩纤维长度的增加,抗折强度提高更明显;单掺纳米 SiO₂时,随着纳米 SiO₂掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度逐渐增大;复掺玄武岩纤维与纳米 SiO₂时,混凝土的抗压、抗折强度均高于两种材料分别单掺时的混凝土强度;SEM 分析结果表明,纳米 SiO₂在混凝土中起到了填充和成核作用,同时促进了水泥水化,生成了大量 C-S-H 凝胶和钙矾石,这些水化产物将玄武岩纤维包裹在一起,在混凝土内部形成致密的三维网状空间结构,从而提高了混凝土的强度。     

循环荷载下纳米SiO2改良水泥土动变形研究及微观分析

运用GDS真/动三轴仪和PQ001型低磁场核磁共振分析仪探究纳米SiO₂改良水泥土的动力特性及其内部孔隙变化。动力特性试验结果表明：水泥土的动应力-动应变曲线随纳米SiO₂掺量增加先上移后下降,动变形模量-动应变曲线、同级荷载滞回曲线圈面积、阻尼比-动应变曲线随着纳米SiO₂掺量增加先下降后上移,在纳米SiO₂掺量为2.5%时,水泥土抵抗动荷载能力最强;孔结构分析得出纳米SiO₂改良水泥土的内部孔隙结构得到改善,强度提高。推荐纳米SiO₂最优掺量为2.5%。     

纳米SiO2和PVA纤维增强再生混凝土力学性能与抗冲击性能研究

研究了纳米SiO₂和PVA纤维掺量及掺入方式对再生混凝土(RAC)力学性能与抗冲击性能的影响。结果表明:掺入纳米SiO₂和PVA纤维均可以显著提高RAC的抗冲击性能;当混掺0.075%的PVA纤维与1.0%纳米SiO₂时,RAC抗压强度与抗冲击性能的提高幅度最显著。     

纳米SiO2对橡胶混凝土断裂行为的影响

为改善橡胶混凝土的力学性能，以纳米SiO₂为改性剂，研究了纳米SiO₂增强橡胶混凝土的断裂行为，采用数字图像相关方法，分析了纳米SiO₂增强橡胶混凝土断裂性能，并结合微观结构分析探讨了其增强机理.结果表明：纳米SiO₂的掺入对橡胶混凝土的断裂性能和强度提高效果显著；纳米SiO₂与橡胶的协同作用提高了混凝土裂缝扩展稳定性，延长了断裂过程起裂到失稳的时间；纳米SiO₂对橡胶混凝土断裂性能的提升归结于其对水泥基质的改善，从而提高了混凝土的承载能力.     

纳米粒子和钢纤维增强混凝土抗冲击性能研究

通过落锤冲击试验,得到了纳米粒子和钢纤维增强混凝土的初裂冲击次数、破坏冲击次数和冲击能差,并以这3个参数作为评价指标,研究纳米SiO₂粒子和钢纤维对混凝土抗冲击性能的影响。结果表明,在一定掺量范围内,随着纳米SiO₂掺量的增加,混凝土的初裂冲击次数、破坏冲击次数和冲击能差呈现先增大后减小的趋势,当纳米SiO₂掺量为2%时,混凝土的抗冲击性能表现最好。在本文试验钢纤维掺量范围内,随着钢纤维掺量的增加,混凝土的初裂冲击次数、破坏冲击次数和冲击能差先增大后减小,当钢纤维掺量为2%时,混凝土的抗冲击性能表现最为优越。掺纳米SiO₂的混凝土在冲击破坏时仍表现为脆性破坏,而钢纤维的掺加使混凝土在破坏时表现出了一定的韧性。本文试验所得到的混凝土抗冲击性能规律为纳米SiO₂粒子和钢纤维增强混凝土的应用提供了参考。     

纳米SiO2、纳米TiO2和纳米CaCO3对水泥基材料早期性能的影响

采用纳米SiO₂、纳米TiO₂和纳米CaCO₃分别替代部分水泥,研究了3种不同类型的纳米颗粒对水泥基材料流变性能、早期水化过程、早期强度和微观特性的影响。通过压汞孔隙度测定法(MIP)、热重分析仪(TG)、X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察纳米材料对水泥基材料早期微观结构及形貌的影响。探讨了3种纳米颗粒在改善水泥混凝土材料早期强度方面的差异。结果表明,纳米材料的填充效应、火山灰活性、成核效应,纳米尺寸效应及分散性等对水泥混凝土材料的早期力学性能有显著影响。     

纳米SiO2的分散性和掺量对混凝土性能的影响

研究了凝胶型和颗粒型纳米SiO₂的分散性和掺量对混凝土的抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：同条件下,凝胶型比颗粒型纳米SiO₂的分散性好;经过超声处理的比未超声处理的纳米SiO₂的分散性要好,可以有效改善混凝土的后期抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能;在一定范围内,纳米SiO₂的掺量越大,对混凝土的性能改善效果越明显。     

利用纳米SiO2改善常温养护的地聚合物再生混凝土性能研究

为促进我国建筑业可持续发展和实现双碳减排目标,地聚合物混凝土及再生骨料利用推广亟待得到深入研究。传统粉煤灰基地聚合物混凝土需要热养护,限制其在工程场合下的应用。利用纳米SiO₂改善常温养护的地聚合物再生混凝土,对比了不同纳米SiO₂掺量下的混凝土工作性、无侧限抗压强度、抗裂性能及微观结构变化。结果表明,纳米SiO₂对粉煤灰基地聚合物再生混凝土的早期强度提升更为明显,其为聚合反应提供了硅组分且起到了填充作用,使实际体系内的三维网状胶凝结构更加密实,但过量的纳米SiO₂会导致基体过度脱水和裂纹生成。     

纳米二氧化硅对橡胶粉再生混凝土坍落度和抗压性能的影响

使用质量取代法研究纳米SiO₂（取代水泥）和橡胶粉（取代天然河沙）单掺和复掺对再生混凝土经7,28 d养护的抗压强度和坍落度的影响。通过试验结果发现：单掺橡胶时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的坍落度随之增大,当橡胶粉取代率达到5%时,再生混凝土的坍落度最大;单掺纳米SiO₂时,随着纳米SiO₂取代率的增加,再生混凝土的坍落度逐渐降低,取代率为3%时,再生混凝土的坍落度最小;单掺橡胶粉时,随着橡胶粉取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度都随之降低,取代率低于5%时,经28 d养护的再生混凝土抗压强度得到提高;单掺纳米SiO₂时,随着取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度随之增加;两者双掺时,既能弥补橡胶粉掺入强度的降低,又能抑制纳米SiO₂掺入后坍落度变差的缺点,达到互相弥补的作用。并通过扫描电镜对混凝土的形貌、过渡区和水化产物等微观结构进行了分析。     

纳米SiO2改性聚合物水泥砂浆力学性能及干缩性能研究

研究了不同掺量的纳米SiO₂对改性聚合物水泥砂浆力学性能的影响规律,用掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%纳米SiO₂对改性聚合物水泥砂浆的力学性能(抗压强度、抗折强度)、养护条件和干缩性能进行了评价。试验表明,与聚合物水泥砂浆相比,纳米SiO₂的加入有效改善了砂浆的力学性能,但增加了砂浆的干缩性。1.5%掺量下的纳米SiO₂可使聚合物水泥砂浆达到最佳的力学性能。对于养护条件的研究表明,早期干燥养护对砂浆力学影响较大,后期干湿循环更有利于砂浆的养护。     

纳米SiO2对粉煤灰复合水泥力学性能与微观孔隙的影响

适量的纳米二氧化硅可以提高粉煤灰复合水泥的强度,并促进水泥的二次水化,减少微观孔隙。然而,由于粉煤灰和纳米SiO₂的协同作用较为复杂,为了研究纳米SiO₂改性粉煤灰复合水泥的机理,测试了养护28 d时粉煤灰复合水泥抗压强度,并利用SEM、XRD与压汞法等测试手段进行了微观表征。研究结果表明:纳米SiO₂可以有效提高粉煤灰复合水泥的强度,并且还细化了其孔隙结构,增加了水泥中少害孔与无害孔的占比。当纳米SiO₂的掺量为3%时,抗压强度最高且孔隙率最低。     

纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土改性机理及力学性能研究

以纳米SiO₂分散液浸泡法改性再生粗骨料，通过宏观力学和微观结构分析，揭示了纳米SiO₂改性再生粗骨料的机理，研究了纳米SiO₂分散液浓度、浸泡时间对再生粗骨料混凝土强度的影响规律。试验结果表明：随着纳米SiO₂分散液浓度与浸泡时间的增加，再生粗骨料(RCA)吸水率与压碎值显著下降。最终得到的最优改性条件为2%纳米SiO₂分散液浓度和浸泡时间48 h，在此条件下再生粗骨料混凝土的28 d抗压强度较未改性再生粗骨料混凝土(RAC)提升了31.8%，达到天然粗骨料混凝土的87.8%；弹性模量提升了43.7%，达到天然粗骨料混凝土(NAC)的93%；抗折强度较天然粗骨料混凝土高出5.7%，当纳米SiO₂分散液浓度超过2%且浸泡时间多于48 h，会因纳米粒子聚集对改性效果产生负面影响。最终通过扫描电子显微镜(SEM)成像与差热-热重分析(DSC)证实了纳米SiO₂改性再生粗骨料混凝土性能提升的机理。     

纳米SiO2对掺污泥焚烧灰水泥胶砂性能的影响

研究了纳米SiO₂对污泥焚烧灰-水泥复合胶凝体系性能的影响,并对其水化程度进行了分析。结果表明:随着污泥焚烧灰掺量的增加,复合胶凝体系的标准稠度用水量增加、凝结时间延长,水泥胶砂流动度降低、抗压和抗折强度降低;纳米SiO₂的掺入在一定程度上缩短了复合胶凝体系的凝结时间,提高了水泥胶砂的强度,但对工作性不利;掺入纳米SiO₂后,复合胶凝体系7 d内的化学结合水生成量和生成速率较高,纳米SiO₂对复合胶凝体系早期水化影响较大。     

纳米二氧化硅改性再生微粉砂浆性能的研究

再生微粉部分替代水泥可以实现废弃混凝土的再生利用，但其掺入会削弱水泥基材料的力学性能。为了提升再生微粉砂浆的性能，实现其在实际工程中的应用，研究了纳米SiO₂对再生微粉砂浆宏观力学性能及微观电化学性能的影响。结果表明，再生微粉砂浆力学性能随再生微粉的掺入显著降低，而掺入纳米SiO₂能有效改善此现象。当纳米SiO₂掺量达到2%时，再生微粉砂浆在28 d的抗压强度和抗折强度可与基准组保持持平；且此掺量下再生微粉砂浆微观电化学数据显示，纳米SiO₂能提高砂浆阻抗，有效填充再生微粉砂浆孔隙，促进水化过程。研究表明，纳米SiO₂的掺入可以弥补再生微粉所带来的强度损失，对再生微粉的应用具有一定指导意义。     

超声分散处理的纳米再生混凝土基本性能

为了充分发挥纳米材料在提升再生混凝土基本性能方面的作用,分别采用SiO₂,Al₂O₃,CaCO₃和石墨烯(GNP)4种纳米材料与减水剂、水混合,经30 min超声分散后添加适量水泥制成纳米强化浆液,然后将再生骨料浸泡于浆液中30 min,筛分晾干后形成纳米强化再生骨料。对采用此种骨料制备的混凝土进行抗压性能测试和微观结构检测。结果表明:采用超声分散后的纳米浆液能够有效包裹于再生骨料的表面,使其界面过渡区的微观结构得到改善; 纳米强化浆液浸泡粗骨料的方式能有效地提高再生混凝土的抗压强度,其中浸泡于0.2%纳米SiO₂强化浆液、取代率为50%的纳米强化再生混凝土抗压强度最高,分别比未强化的再生混凝土和普通混凝土提高24.3%,33.1%; 纳米材料填充了混凝土内的部分孔隙,提高了再生混凝土的密实度。所得结果可为再生混凝土的性能提升提供技术支持。     

玄武岩纤维增强纳米二氧化硅混凝土高温后力学性能的试验研究

对高温作用下的素混凝土、纳米SiO₂混凝土、玄武岩纤维增强纳米SiO₂混凝土进行抗压、劈裂抗拉和抗折试验,建立了混凝土强度预测模型。结果表明：各组混凝土抗压强度均在400℃时达到峰值,此时各组混凝土较常温时提高范围为3.5%～6.8%,随后逐渐降低;劈裂抗拉强度和抗折强度均随着温度的升高而逐渐降低,800℃时,素混凝土的劈裂抗拉强度残余率和抗折强度残余率分别为27.6%、36.2%。纳米SiO₂的掺入提高了素混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度。掺入玄武岩纤维后的纳米SiO₂混凝土在800℃高温后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提高了33.7%、15.6%、17.2%。建立的高温作用后混凝土强度预测模型的精确度较高。     

SiO2气凝胶复合保温材料的制备工艺及性能研究

介绍了SiO₂气凝胶复合保温材料的配比及制备工艺,与传统工艺制备SiO₂气凝胶保温材料的微观形貌、导热系数及力学性能进行对比分析发现,采用丁苯乳液和高黏度纤维素醚等改性活性外掺料硅灰来包裹增强SiO₂气凝胶的制备工艺具有先进性。对不同体积掺量的SiO₂气凝胶制备复合保温材料的导热系数和力学性能研究发现,SiO₂气凝胶体积掺量为31%时复合保温材料性能优异。